摄摄像、录像机产品系统历史和发展

2024-07-29 作者:

摄录系统历史和发展

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转帖：摄录系统历史和发展（一）

摘要：本文结合一些珍贵的图片资料较系统地介绍了摄录系统的发展，着重叙述了从早期的四磁头模拟方式记录的录像机到数字标清摄录系统、数字高清系统的发展历程。对各个发展阶段中常用格式的性能、代表机型、发表时间等参数都做了较详细的阐述，并对未来摄录系

统发展趋势进行了展望。

描述：贝尔德早期电视方案

摄像机和录像机是制作电视节目不可缺少的设备，其中摄像机起着将景物的光信号转换为电信号的作用，而录像机是将电视信号转换为磁信号的设备。自从英国人贝尔德（Baird）在1928年提出了世界上第一个彩色电视方案以来，至今已过去了七十多个年头，电视技术取得了长足的进步。在这期间我们不得不提及美国人戈德马克（Gold Mark）在1940年发明试播的一种称为场顺序制的彩色电视（CBS制），由于频带带宽和黑白电视不兼容，所以在当时拥有大量黑白电视用户的美国得不到推广，但却为实用彩色电视技术的发展奠定了坚实的

基础。

50年代初，美国开始研制与黑白电视兼容的NTSC制。1953年12月，美国联邦通信委员会FCC批准了NTSC兼容制彩色电视，并以美国国家电视系统委员会National Television

System Committee的缩写命名，开始了彩色电视的新时代。NTSC制先后被美、日、加拿大和北欧诸国采用。被普遍采用的NTSC-M制场频为60Hz，帧频30fps，每帧525行，视频带宽4.2MHz。为克服NTSC制对相位失真的敏感性，1962年，前联邦德国研制了一种采用逐行倒相的改进方案，即PAL制（Phase Alternation by Line），并于1967年正是采用PAL制广播。1972年，我国决定采用PAL-D制作为我国电视制式。其场频为50Hz，帧频25fps，每帧625行，视频带宽为6MHz。几乎与此同时，法国经过7年的研究 ，于1966年正式定型了SECAM制（法语Séquential Couleur à Mémoire的缩写）即顺序传送与存储彩色电视系统。与以上两大制式相比，主要区别就是色差信号的传送方式不同。法国和东欧、前苏联

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等国家采用了SECAM制进行广播。三大制式分别为世界各国所采用，称为当今三大兼容彩色模拟电视制式。如今，全兼容电视机已十分普及，而制式的不同，使得摄像机、录像机在设计时一些物理量参数选取、信号调制方式等方面会有所不同，做到全兼容是十分困难且没必

要的（本文中提及的技术参数如无特别说明皆为PAL制标准）。

描述：摄像管和CCD体积比较

描述：CCD电耦合器件

从上世纪30年代第一支摄像管问世以来，随着新摄像器件的不断开发，电视摄像机也得到不断的发展。50年代，美国无线电公司RCA先后发明了超正析摄像管和视像管，提高了摄像机的灵敏度和清晰度。到60年代，荷兰飞利浦公司研制出氧化铅摄像管，为摄像机高性能化、小型化奠定了基础。进入70年代后期，作为摄像机中关键器件之一的摄像管也正在被更小巧的固化摄像器件所代替。OS（金属—氧化物—半导体）、CCD（电耦合器件）以及由松下推出的综合前两者优点的CPD（电荷引动器件）摄像器件相继诞生。与CD相比，MOS受技术上的限制，容易出现杂波，只适合做低档摄像头，而CPD也未能推广。CCD（Charge

Coupled Device）摄像器件以其体积小、重量轻、寿命长、可靠性高、工作电压低、无图形扭曲及灼伤，不受电磁场干扰等一系列光导式摄像管无法比拟的优点，在电视摄像机中得到

广泛应用。

自1970年美国贝尔实验室宣布发明了第一块CCD固体摄像器件后，世界各大专业公司及科研机构都致力于各种实用性CCD的开发，并为此投入了巨大的人力、物力和财力。CCD像素数到1978年时候已发展到12万，开始走向了实用化的道路。1980年1月，SONY公司生产出了世界上第一台CCD摄像机——XC-1，内置12万像素的ICX008 CCD，被安装到了日航的大型客机上。1983年美国RCA公司推出的三片式CCD摄像机己接近和达到三管式摄像机的指标，揭开了摄像机的新篇章。此后，SONY、NEC等公司纷纷推出25万、38万、44万、48

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万等高像素的摄像机用CCD。到1992年，高分解力的第四代CCD已投入使用，典型产品是

SONY 62万像素的Hyper HAD（空穴累积二极管） 100型FIT式CCD，有效像素为980×582=570360个。2001年出现的120万像素Power HAD EX CCD ，进一步减小了垂直拖尾，灵敏度也相应提高，在光线较暗的环境下，仍能达到较高的信噪比。如BVP-E30P，它是迄今为止最高端的标清演播室/转播车用便携式摄像机之一，拖尾电平为-145dB，信噪比为65dB，灵敏度达到F11.0。而目前高清晰度电视(HDTV)摄像机所用的CCD像素则高达220万以上。随着集成度的增加，尺寸也从上世纪80年代的2/3英寸、1/2英寸发展到90年代

的1/3英寸、1/4英寸，如今1/5、1/6英寸等小尺寸的CCD也已实用化。

70年代末期，摄像机的制造进入了微电子化时期。世界上各大专业公司积极开发微处理器在摄像机模拟量自动控制方面的应用技术。RCA率先将8bit处理器应用于三管式彩色摄像机，于1981年12月正式推出商品化的摄像机BCC-20之后，日本、欧洲也推出了应用微处理器控制的新型摄像机。受当时微处理器功能和存储器容量的限制，自动功能仅限于镜头光圈的控制、黑白平衡调整、重合误差调整、状态显示和故障检测等方面。大规模集成化电路的使用使得摄像机向体积小、重量轻、功能强、耗电量小、调整简单、使用方便方向发展。

使用的可靠性、经济性以及智能化的不断提高也为摄像机进入家庭奠定了基础。

描述：ESP摄像机

描述：EFP摄像机

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描述：ENG摄像机

摄像机的种类繁多，用途越来越广泛。虽然摄像管摄像机早已退出历史舞台，但由于在历史上曾起到了极其重要的作用，因此以下的分类也将其包括其中。对于现有的标清级摄像机的

分类有很多方式（特殊用途摄像机不包括其中）：

1、按性能和用途分类：

可分为广播级、专业（业务）级、民用级摄像机。

广播级摄像机是最高档的机种，主要用于广播电视领域，性能全面稳定，图像质量最好，有较高的信噪比，彩色和灰度都很逼真，几乎无几何失真，自动化程度高，遥控功能全面，价

格也是最高的。它代表了当今摄像机制造技术的最高水准。

专业(业务)级摄像机主要用于电视台、电化教育、企事业单位、军队等业务领域，使用面广

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图像质量略低于广播级，价格相对便宜，具有良好的性价比。不过现在有很多广播/业务两

用机型。

民用级摄像机主要用于家庭娱乐，如旅游、婚礼、生日、聚会等场合。具有价格低廉、造型优美时尚、小巧轻便、功能操作简单等特点。普遍采用自动聚焦、自动白平衡功能，增设LCD彩色液晶屏、配备遥控器。数码机型还有数码特技和数码相机功能。由于价格的限制，镜头口径一般来说比较小，也不能象广播/专业级摄像机那样可随意更换不同变倍比的镜头。单片小尺寸CCD的使用也使得图像质量上有所损失，声音的质量也很一般。不过低廉的价格、

良好的性价比、简单的操控性、小巧便携性才是吸引人之处。

随着电子技术的迅速发展，几种摄像机的界限也越来越模糊，上述分类也只是针对同一时期的产品，体积、重量等参数已不是衡量不同级别摄像机的硬性指标，下一代专业级性能指标

超越上一代广播级摄像机指标的产品也屡见不鲜。

2、以电视节目制作方式分类：

广播电视用摄像机还可分为演播室型、现场节目制作和电子新闻采访用三种摄像机。

演播室（ESP，Electronic Studio Production）摄像机清晰度最高（水平清晰度现已达到900电视线以上）、图像质量最好、具有良好的暗场图像表现，拖尾电平控制在-140dB以下，但体积稍大。配备5英寸或7英寸寻像器、内部通话适配器、CCU控制器、摄像机适配器、变焦、聚焦控制器、大型三角架等附属设备，如SONY的BVP系列。由于工作环境固定，照度和色温都可控制在有利于摄像机工作的范围内，保证其低惰性、高动态解析力等指标并不困难，衡量其性能的技术指标重要的是高信噪比、高静态解析力和拖尾电平的控制能力。

现场节目制作（EFP，Electronic Field Production，又称电子现场制作）用摄像机图像质量略低于演播室用摄像机，但体积相对小些，便于肩扛或放置在吊臂上，以满足现场节目制作的需要。此外，由于转播车的容积有限，在技术指标相似的情况下，体积小的摄像机会有更广泛的使用。由于多为联机操作，所以不配备组合式录像机单元而是摄像机适配器，以便

和CCU、切换台连接。

电子新闻采访（ENG，Electronic News Gathering）用摄像机为摄录一体机型，质量比上述机型都低些，但体积小巧轻便、机动灵活、能拍摄高速运动的物体，能适应室外的照明强度、色温以及工作温度的大范围变化，所以ENG摄像机动态分解力（特别是在照度不高的条件下）、灵敏度和消除高亮度惰性的能力都较高。所配置的话筒具有十分优异的性能。不过高档ENG用机，也可以用于ESP和EFP制作方面，如SONY的DSR-570WSP/2、BVP-D50PH。事实上，大多数的中小电视台，出于资金上的考虑，ENG用机往往会替代ESP、EFP用机使用。

3、按摄像器件的种类分类：

摄像机分摄像管式和固体摄像器件式。

摄像管摄像机的质量常用摄像管靶面材料来衡量。广播级摄像机常用氧化铅作为靶面材料，称氧化铅管摄像机，其图像质量好、灵敏度高、光电转换线性好。专业级摄像机常用硒、砷、碲三种硫属化合物作为靶面材料，称硒、砷、碲管摄像机，价格便宜，图像质量、性能都还

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不错。不过由于摄像管固有的缺点无法消除，现已淘汰。

固体摄像器件摄像机的光电转换是由半导体摄像器件完成，其主要为CCD。CCD摄像机还可以按CCD电子藕合器件的电荷传输方式分为：IT(行间转移型，又称隔列转移型)方式、FT(帧间转移型)方式和FIT(帧行间转移型)方式。FIT方式为改进型，图像质量最好，价格也最高。

描述：最早期摄像管式摄像机

描述：EDC55 2CCD摄像机

4、 按摄像器件的数量分类：

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（1）三管和三片式摄像机

摄像机采用三支摄像管或三片CCD,将其安在光学分色系统后边，分别摄取RGB三个基色信号，能得到很高的图像质量，彩色还原性好、清晰度和信噪比高。用于广播级和专业级摄像

机。

（2）两管和两片式摄像机

质量低于三管和三片式摄像机，性价比不高，属过渡机种，已淘汰。

（3）单管和单片式摄像机

摄像机只采用一支摄像管或一个CCD芯片，图像质量一般，由于不存在重合误差且体积小、

重量轻，操作简单，更适合民用及监控用机种。

5、 按摄像器件尺寸分类：

摄像器件的尺寸与图像质量有着直接的关系。尺寸大，有效像素多，清晰度越高，灵敏度也

会提升，相应整机体积和价格也会增加。

摄像管摄像机以摄像管直径大小衡量，CCD摄像机以芯片感光区面积等同于相应的摄像管的

靶面面积的管的直径衡量。

摄像管摄像机的摄像管一般分1.25英寸、1英寸、2/3英寸、1/2英寸。

CCD摄像机的CCD尺寸一般分为2/3、1/2、1/3、1/4、1/4.7、1/5、1/6英寸等尺寸，并没有统一规范，其中2/3英寸、1/2英寸、1/3英寸CCD分别用于广播级、专业级、准专业级摄像机；1/4英寸、1/4.7英寸、1/5英寸、1/6英寸等小尺寸CCD用于民用级摄像机。不过

随着制作工艺的进步，集成度、灵敏度的不断提高，CCD尺寸正在逐渐减小。

6、 按一体化方式分类：

受技术和磁带尺寸的限制，早期的摄像机与录像机是分离使用的，操作时需两个人配合或者将录像机背在身上，十分笨重。直到上世纪八十年代初，第一台摄录一体机才在SONY问世。一体化摄像机是摄像机和录像机结合一体的摄录设备，分为可分离型和不可分离型两种。可分离型摄录一体机是摄像机单元配以相应的组合式摄像机单元组合而成，具有一定的灵活性。同一摄像机单元可搭配几种不同格式的组合式录像机单元，如松下WV-F565HE摄像机可与AG-7450、AU-45H、PVV-3PS等组合式录像机单元组成S-VHS、MII、Betacam SP格式摄录一体机，EFP摄像机只需将摄像机适配器换成录像机单元即可变为ENG摄录一体机。不可分离型摄录一体机是摄像机和录像机完全组合成一体的机型，不可分离，更有利于小型化以及整

体性能的提升。

7、 按信号处理方式分类：

可分为模拟摄像机、数字化处理模拟摄像机、完全数字化摄像机。

模拟摄像机信号处理过程和输出都是模拟信号，易受干扰，信噪比不高；数字化处理摄像机是在整个信号处理过程中部分应用了数字信号处理方式，在一定程度上提高了信号质量，但最终的信号还是以模拟方式输出和记录；完全数字化摄像机就是在图像由光信号转换成电信号之后就以数字方式量化，包括视音频信号最终输出和记录的整个过程都以数字方式处理，传输时不会产生模拟电路中不可避免的信噪比劣化、失真度劣化等损害，大大提高了电视节

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目制作质量，是摄像机的发展方向。松下AQ-11是最早使用全数字化技术的摄像机之一。

数字化处理的优势是显而易见的，提高了整个系统的信噪比和稳定性。多台摄像机联机使用时，数字化也使状态的统一调整变得十分方便、快速，如SONY的部分EFP摄像机可通过Memory Stick方便的设置多台摄像机的场景文件和数据文件。控制的自动化和丰富的功能

菜单，使得摄像机的操作变得更加简单、方便和精确，功能也更加强大。

衡量一部摄像机的指标主要有：摄像器件的类型和尺寸以及像素数量、信噪比、灵敏度、最低照度、对比度范围、分解力、几何失真、重合误差、快门速度调整范围、功耗、重量等参数。对于数字化机型还有数字化位数、采样频率、是否具有逐行扫描和16:9转换功能等等。

描述：Ampex VR-1000

模拟时代

自1926年电视发明以后，许多科学家和工程师都梦想有一个能将影片存储在磁带上重复播放的创新产品。由于技术的限制，早期电视广播采取直播方式，记录图像只能采用摄影机。人们曾尝试用电影机拍摄电视屏幕的方法来记录电视图像，但这种方法的图像质量有很多待改进之处。后来磁带录音机研制成功并进入广播领域，人们开始考虑用类似磁带录音的方式，通过改进固定磁头并增加带速的方法来满足记录图像和声音的要求，并投入大量的时间和力

量。

早期录像机是开盘式录像机即Video Tape Recorder,简称VTR，后来才发明了盒式磁带录像机即VCR (Video Cassette Recorder)。 40年代后期，美国的安培公司（Ampex）、美国无线电公司（RCA）、英国广播公司（BBC）、Bing Crosby实验室和迪克公司（Decca）在录像机研制方面做了大量的工作。直到50年代，随着电视产业技术的逐渐成熟，广播电视市场对录像功能需求也日益增加，磁带材料与电子电路技术的关键性突破为录像机的诞生创造

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了客观条件。 RCA在1954年展示了一种纵向磁迹录像机，但它的固有缺陷却严重地限制了它的使用， 360inch/s的高带速使得磁带的消耗量过大，极易划伤磁带，7000英尺长的磁带只能使用4分钟，带盘的尺寸之大难以想象；带速控制、抗抖动性和视频质量方面也难以达到电视信号所要求的限度；记录的视频带宽也达不到实用的要求，维修和保养也是难题。1955年英国BBC公司用VERA型纵向扫描的录像机进行了电视广播。它的磁头间隙为20µm，带速为200inch/s，半小时的节目要耗用一盘直径为5英尺的磁带，磁头的磨损也很大，显然它也是不完善的。直到1956年，第一台实用化的用于商业广播的可记录全黑白电视信号的录像机VR-1000（后更名为Mark IV）诞生于Ampex，并于当年11月30日在美国进行了世界上第一个基于视频磁带的广播试验。虽然RCA此时也在积极开发录像机，但由于将太多的精力集中在如何减小固定磁头尺寸方面，产品性能远不如Ampex的垂直扫描

方式录像机，故暂停了录像机的开发。

虽然视频、音频信号的电磁转换原理是一样的，但因信号的记录频率范围不同，所以它们的记录和重放在实现上有非常大的差异。电视图像信号的频带是25Hz～6MHz，而录音机的频带是30Hz～15KHz，图像信号比录音机的高频端高的多，频带也宽的多。如果直接记录信号的话，以6MHz视频信号输出幅度为参考标准时，由于频带过宽，倍程大，那么就无法解决低端信号的录放问题。为此，可以利用调频技术解决了这一难题，但这必将进一步提高调频波的记录频率。要在磁带上录放这样宽频带的视频信号，必须发明不同于音频记录的新的记

录格式。

根据磁记录原理，最高频率fmax 应满足公式fmax =v/2g。其中v为磁带速度，g为磁头缝隙宽度。由此可知，提高可录放的最高频率有两个途径，一个是提高磁带速度；一是减少磁头缝隙宽度。盒式录音机的录放磁头缝隙宽度4µm，盒式录像机的视频磁头缝隙宽度为0.2µm～0.8µm，受加工工艺、磁带特性的限制，不可能再减少了。因此提高记录频率只能靠提高磁带的运行速度，而这又带来了磁带使用量过大的问题。如果用录音

机固定磁头的方法来录像，需要录放的最高频率至少也要8MHz，使用磁头的缝隙按g=0.3µm计算，记录速度至少要达到v=4.8m/s。录放一小时节目要17280m磁带，显然这是不现实的。为解决这一问题，早在1936年就有人提出利用旋转磁头横向扫描磁带进行记录的设想。采用旋转磁头扫描方式，使磁头高速旋转。这样尽管磁带以很低的速度行走，由于磁头高速扫描磁带表面，使磁头与磁带之间相对记录速度很高，这样可以获得很高的上

限频率。50年代初，各大公司开始研制旋转磁头。

录像机中采用的旋转扫描方式基本上有两种，即垂直扫描方式和螺旋扫描方式。

垂直扫描方式，即磁带运动方向和磁头旋转方向垂直，磁头高速度旋转时横向扫描磁带。1956年3月，Ampex公司发售了Quadruplex格式四磁头垂直扫描录像机，它是第一个成功投入

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使用的录像机格式。Ampex也因此在专业录像机市场领先业界近10年。它通过四个以每秒旋转240次的磁头横向扫描宽度为2英寸的磁带，磁带相对速度为38m/s，磁迹宽度为400µm。设备体积庞大，重量为850公斤，每盘磁带重量为15公斤。虽然刚研制初的录像机存在一系列的缺点：价格昂贵，每台售价高达5万美元；结构复杂，需经过专门训练的工程师才能操作；不能进行编辑、无法进行节目混合且稳定性差；磁头更换频繁，维护成本高。但由于它发展了行、场伺服和电子延时方式的时基校正器，以及后来的机型采用高带和超高带技术，使得它具有很高的图像质量，还具有立即重放和多次复制的优点，仍受到人们的重视和喜爱，被广泛应用于电视广播领域。由于磁带的宽度不可能再加宽而横向扫描方式每一条磁迹短，一场图像必须有很多磁迹组成，这样就不能通过简单的改变重放时的速度

来实现快、慢、静的重放，因此逐渐被另一种螺旋扫描方式所取代。

作为投入第一波录像机研发工作的日本东芝公司，拥有很强的技术实力，1954年就开发出世界上第一个螺旋扫描系统，而这项技术是领先RCA和Ampex的。1959年9月，东芝研制出了世界上第一台单磁头螺旋扫描磁带录像机——VTR-1，其带速降低到了15inch/s。1961年，Ampex的录像机也开始使用螺旋扫描技术，超高带的Quadruplex一直使用到上世纪80

年代。

单磁头螺旋扫描磁带录像机由于受绕带方式的制约，会造成一场信号中的最后十几行不能记录在磁带上。为补偿这一损失，录像机增加了一个辅助磁头来记录所丢失的信号，这就是通常所说的1.5磁头系统的录像机。随后JVC、SONY也相继发表了更高级的两磁头录像机，彻

底克服了单磁头录像机所固有的丢失信号的缺陷，开始了磁带录像机的新时期。

描述：Sony BVH2000PS 1英寸VTR

1965年，Ampex开发出了应用于工业和教育的1英寸A格式录像机。1976年，德国Robert

Bosch公司推出了采用1英寸磁带，Ω形绕带、两磁头场分段式螺旋扫描方式记录的BCN系列B型广播用录像机，在欧洲非常流行，兼有横向分段扫描和螺旋扫描的特点，不过在我国不适用。同年，SONY研制出了具有300电视线分辨率1英寸带录像机，它采用Ω形绕带、1.5磁头系统，场不分段螺旋扫描方式，具备B格式所没有的静帧和快、慢动作重放的功能。

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通过与Ampex的谈判，最终于1977年12月被SMPTE确定为C型1英寸带录像机标准，从而取代了2英寸带录像机，成为使用最广泛的1英寸专业格式录像机。根据这一规格研制的SONY的BVH系列和Ampex的VPR系列录像机视频带宽达到了5MHz，由于极其接近现场直播的优秀图像质量、经济性、易于编辑等特点而迅速在全球普及，成了名副其实的全球电视台

业务用VTR的标准。我国应用的1英寸录像机主要是C格式广播级录像机。

描述：VP-1100 U-matic

描述：早期的ENG采访

1964年，第一个卡式录音带问世后，各大专业公司都致力于盒式录像带的研发。1969年10月，SONY的一种使用3/4英寸宽盒式磁带、最多可播放90分钟节目的彩色录像机迎来了向外展示的日子。从“这个产品将为社会和家庭生活带来大变化”的广告语来看，这是个面向家庭的录像机格式。通过一个450g的盒式磁带即可简单的实现记录和重放（记录时需要一个转换器），人们再也不用手工去安装盘式的磁带了，这一切都交给方便可靠的磁带伺服机构去完成。在当时的业界和家庭造成了很大的轰动。之后，盒式磁带的概念很快被应用到了

录像机的开发中。

陆续出现的各式各样的盒式磁带录像机缺乏统一的规格，这必然影响整个产业的发展。为此，在SONY的倡导下，1970年3月日本的SONY、松下、JVC以及五家国外公司联合制定了统一的3/4英寸盒式磁带标准，U格式宣告诞生（又称VCS标准）。虽然之后的合作不是很顺利，但这是具有重大历史意义的一个标准，。三家合作开发完善了SONY开发的U-matic带盒（实

际上比SONY的原型大20％）。

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1971年9月，SONY依据该标准，首先成功开发出了U-matic型，使用3/4英寸盒式磁带的

两磁头螺旋扫描放像机——VP-1100和录像机VO-1700。

U-matic录像机简称U型机，虽然其实现了盒式化，其结构也成为后来录像机的基础，但是并没有像预想的那样进入家庭。因为当时日本的彩电普及率还不到40％，在家庭里欣赏录像带这样的生活方式还为时过早。而且机器体积大，价格也高，其产品定位和正在开发的更适合家庭使用的Betamax也造成了重叠。SONY只有重新定位U-matic，才能使它继续生存下

去。

SONY高层很快解决了市场销路问题，决定将U型机用于大企业的内部教育上。在SONY的游说下，美国IBM、可口可乐、福特等全球500强企业购进了大量机器，用于推销员教育培训以及情报传递等公司业务上。以美国企业大量订货为契机，该产品在欧洲也开始畅销，

U-matic重获新生。

而另一个事件则彻底改变了这一改变世界录像机产业格局的U-matic的命运。早期电视新闻采访使用16mm电影机的方式是最为常见的方法。利用电影摄像机进行采访的方式与当时在大型转播车上装满大型演播室摄像机和固定式录像机的图像录制的方法相比的确要好得多，不过播放时需要先进行底片冲洗，然后还要将光信号变为电信号的转换，故在时效性和费用上不及利用VTR。这一矛盾一直困扰电视行业很多年。当U-maic开始发售时，美国的CBS就独辟蹊径，开创了自己独特的采访方法，即将U-matic与摄像机连接到一起。 1974年尼克松总统访问莫斯科的时候， CBS公司率先使用U-matic 录像机结合便携式摄像机进行了新闻报道。由于U-matic原本是作为一般家庭用进行开发的， 如果想要在电视台真正作为专业用系统使用的话，必须对某些部位进行改善，以提高便携性和图像质量。于是该公司要求SONY公司将其改造成“电视台专用”系统。原本无意打入广播领域的U-matic将要大展身手。1976年，电视台用的U-matic终于诞生了，SONY完成了可以在采访现场进行录像、编辑的小型多功能BVU系列U型机的研制。SONY和CBS的高层为这一新诞生的新闻采访系统起了一个“ENG（Electronic News Gathering）”的名字，第一代ENG机宣告诞生。由于该系统是在听取用户意见的基础上完成的，所以评价非常好。通过采用ENG，电视台的运行成本得到了大幅下降，同时也大大提高了新闻报道的时效性。由此，世界上的各大电视台开始从以前的电影机采访向ENG转变。到了后来，BVU系列已不仅仅停留于ENG领域，在EFP

（现场节目制作）方面也得到了应用。

U型机头带相对速度为8.53m/s，磁带速度95.3mm/s，磁鼓直径110mm，Ω型绕带，场不分段方式记录。相邻磁迹间设有保护带，以消除临迹串扰，但也降低了记录密度。提供了两路可独立编辑的音频通道和一路控制磁迹。由于采用复合模拟色度降频方式记录，机械系统及

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伺服精度要求不高，故体积、重量都相对于复合模拟色度直接调频记录的B、C型机减轻许多。在广播电视、工业、科研、医疗、电化教育等各个领域，U型机都得到了应用，成为专业级录像机的主力机种。它操作简单、性能优良、图像质量相对较好，并具有电子编辑功能。

U型机进入中国是在1978年，那时中国正推行电化教育，上个世纪80年代SONY借助中国电视台发展的机遇，使中国市场几乎清一色的U-matic格式。U型机有三种格式：VO（低带）、

BVU（高带）和SP（超高带）。

描述：VO-9800P/9850P对编系统

U型机进入中国是在1978年，那时中国正推行电化教育，上个世纪80年代SONY借助中国电视台发展的机遇，使中国市场几乎清一色的U-matic格式。U型机有三种格式：VO（低带）、

BVU（高带）和SP（超高带）。

VO（Video Ordinary）型录像机属普及型，为低带机，如VO-5850P。亮度载频为3.8～5.4MHz，色度降频副载波为685KHz，频偏1.6MHz，图像信噪比为43dB，分辨率在280线左右。用于上世纪80年代早期的地方电视台、电教中心、科研等领域。VO系列与BVU系列在用户的定位上不同，故在磁头、功能、指标、编辑精度、记录频偏和电路的设计中都有一定的差别。

BVU（Broadcasting Video Unit）型录像机亦称U-maticH型录像机，简称高带机，如BVU-820P。亮度信号的调频载波被提高到4.8～6.4MHz，使信号频带展宽，色度信号的降频副载波也从685KHz提高到924KHz，从而提高图像清晰度。另外，视频磁迹宽度和亮度信号的预加重增加，使信噪比提高了2dB。图像质量基本达到广播电视要求，可作为准广播机使用，使U型

机开始进入广电领域。

1986年出现了采用高矫顽力、高剩磁的SP带（KSP系列）记录的超高带U-matic SP型录像机。如BVU-950P在普通模式下记录的水平清晰度为260线，而在SP（Superior Performance）模式下可达300线以上。由于技术成熟，BVU系列在磁头和磁带的设计都留有余地，在保证

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与高带机兼容的基础上，该型录像机再次提高了亮度信号的载频，达到了5.6～7.2MHz，扩大了亮度带宽。色度带宽也有所提高，提高了色质量。没有单独的SP格式录像机，只有SP

格式与高低带兼容的录像机。

为了使用的方便，亦有一种SP-VO型录像机，该机可以兼容重放三种格式，并能以高带、超高带格式记录，如VO-9850P。低廉的价格使得这种机型曾被各中小电视台广泛使用，是上

世纪90年代初的主力机种。

U型机的保护带设计，使得在静帧和快、慢动作重放时会出现噪波带，无法提供完美的回放效果。为此，SONY公司在BVU-820P/920P等机型上安装了DT即动态磁迹跟踪磁头。大大改善了变速重放时的质量，消除了噪波带，具有了与C型机的类似功能，使U型机更加完美，扩大了U型机的使用范围。虽然上世纪70年代末，松下、JVC也开发了一些U型机，不过由于市场反响不佳，加之两个公司的研发重心在家用市场，所以很早就退出了这一领域。而经过近20年的发展，SONY 的U型机从1型发展到了9型机，超过了百万的销售量，创造了录像机在专业领域的辉煌，成就了SONY在专业录像机领域的霸主地位,也为SONY在广播、业务领域未来的发展树立了良好的口碑。U型机的稳定性好、维修调整简单，采用低成本的

氧化物带又降低了使用成本。但较大的带盒尺寸（221mm×140mm×32mm，小型带为185mm×122mm×32mm）、较短的记录时间（最长1小时）使其无法适应录像机小型化、摄录

一体化的发展要求，逐渐被图像质量更好、磁带体积更小的分量记录格式所代替。

在广播、业务用录像机开发的同时，世界各国都在积极进行着家庭用录像机的研制工作。由于早期的各个厂商对于家用录像机没有一个明确的概念，致使在研发中走了很多弯路。SONY早在1964年就发明了世界上第一台使用可记录1小时节目的1/2英寸开盘式家庭录像机CV-2000。虽然它的价格只有专业机器的十分之一，体积也只有当时普通磁带录音机大小，但只能记录黑白影像和麻烦的开盘式设计影响了它的普及，仅仅售出了几百台。虽然说该机型是作为家庭用机型加以开发的，但人们还是首先将其用在了医学和工业上，后来又用于学校教育上，实际上， CV-2000作为业务用录像机受到了更普遍的欢迎。1960年末，各家公司纷纷推出3/4英寸磁带的录像机，但并未获得家用市场显著的回应，故转而研制1/2英寸录像机。1973年开始，JVC、东芝、三洋、SONY等公司生产出不同规格的小型录像机。其中以1975年SONY推出的Betamax和1976年JVC推出的VHS的录像机发展最快、最具影响。它们取消了两条磁迹间的保护带、减小视频磁迹宽度并采取高密度方位角记录方式，是大规模IC、超精密加工、自动控制、数字和微电子等现代技术的结晶。从此，录像机进入家庭，确立了真正的“家用录像机”概念。上世纪90年代开始， SONY、松下、JVC、三洋、夏普、佳能等公司生产的S-VHS（VHS）、Hi8（V8）等格式家用摄像机迅速进入了中国市场，民用

摄、录像机市场空前活跃。

另外，在家用录像机研发过程中，还曾出现过由飞利浦和德国的一家公司联合生产的类似可

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翻面的盒式录音带的Video 2000格式以及三星和日本的MITSUMI公司推出的4mm、Akai的VK、CVC、EAIJ Type I、EAIJ Cartriage等很多格式，只不过昙花一现，淘汰出局了。

VHS

在专业市场的不得意，使得JVC将全部精力都放在了家用录像机的开发。在经历开发3/4英寸家用录像机失败的挫折后，JVC公司经过认真反思，在1971年提出了著名的“目标方阵”，即十二个互有关联的产品功能目标，明确了家用录像机的发展方向。借助与SONY在U型机的合作关系以及Betamax公开的VTR技术，终于在1976年9月研制成功了第一台的VHS盒式磁带录像机——HR-3300。VHS是Video Home System的缩写，即家用视频系统。由于使用1/2英寸磁带，且磁带体积比Betamax的大，俗称大1/2录像机。VHS采取两磁头螺旋扫描方式，磁鼓直径62mm，磁迹宽度49µm，Ω形绕带、M型加载（后改为U型加载方式，以减少上带时间）。由于采用±6°方位角记录方式，取消了保护带，提高记录密度3倍以上，标准带速为23.39mm/s，LP模式时为11.695 mm/s（磁迹宽度的降低，在一定程度上影响了清晰度）。带盒尺寸为188mm×104mm×25mm，标准模式下最长录放时间为4小时。NTSC制的VHS录像机还有带速只有标准1/3速度的EP走带模式。在与Betamax格式的市场化竞争中，VHS借助联盟的力量、成功的市场运作，取得了优势地位，在国内外掀起了一阵VHS录像机普及的狂潮。在现在的美国，仍有半数以上的家庭仍然拥有传统的VHS

录放像机。

GR-C1 VHS-C摄录机

此外，为适应摄录一体机小型化的要求，同8mm摄录机的竞争中能占有一席之地，巩固VHS市场，JVC于1985年研制成功当时世界上最小、最轻的VHS-C格式摄像机GR-C1。VHS-C，即VHS-Compact袖珍型大1/2机。盒带尺寸为92mm×59mm×22mm，磁带宽度和技术参数与VHS一致，只是在外形上明显缩小，磁带长度较短，标准模式下最多只能记录60分钟节目，同样具有两种走带速度。VHS-C磁带只需加一只专用转换盒即可在标准VHS录像机上播放。

市场上也出现过不需转换盒就能兼容两种磁带的录像机，如JVC的HR-SC1000。

受格式的限制，VHS的色度降频副载波才627KHz，亮度载频为3.4～4.4MHz, 频偏狭窄，水平清晰度不高，只有230～240线左右。一些厂商在电路上采用“修补”措施来提高图像质

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量，即使用了HQ（High Quality）技术。一般在这种录像机或摄像机的外壳上会标有HQ字样。通过采用提高白顶峰电平20％、实行亮度降噪、色度降噪或采用细节增强电路等措施，使图像信噪比提高2～3dB,从而达到了提高画面清晰度的目的，重放图像细节也得到了改善。VHS的早期产品只采用固定磁头记录音频，磁带走带速度、音频磁迹宽度都只有盒式录音磁带的一半，甚至更少，严重影响了音频记录的质量。为此，JVC在1984年推出了Hi-Fi立体声VHS录像机，在磁鼓上增加了两个专门旋转音频磁头，借助较高的头带相对速度（4.85m/s），完全可满足录放高保真Hi-Fi立体声音频信号的要求，这一速度比超高级型录音机7.62cm/s的带速要高出许多，使频响范围从50Hz～10KHz扩展到20Hz～20KHz，信噪比也从45dB扩展到80dB以上，失真度小于0.3％，抖晃率小于0.005％，远远超过了普通音频系统。为保持对普通VHS录像机的兼容性，对原有的固定音频磁头予以保留。Hi-Fi VHS

录像机主要有：松下HD-82、HD-100，JVC HR-J97MS ,东芝V-K70等机型。

VHS是现有生产量最大、最普及的家用录像机，累计销量达到五亿台以上，录像带软件量则多达100亿种。这一切得益于JVC开放技术以及与松下、日立、三菱等公司合作开发市场的策略。到1985年，VHS已经占到全世界录像机总销量的80%。1986年，我国通过引进技术的方式开始生产VHS录像机，到1994年，VHS录像机产量达到了顶峰，共生产了155万台，直到1995年VCD机这一中国特色的视听消费产品很快风靡全国，VHS才被挤出中国的家用市场。虽然VHS已有近20年的历史，但与目前流行的无论是采用CD-R、DVD-RW，还是采用DVD+RW或DVD-RAM等可重写记录格式的光盘录像机，传统的VHS模拟录像机在售价和记录介质的价格上都具有一些优势。在保安监控等特殊领域基于VHS延时录像机仍在广泛使用。

在一定时期内，具有很大市场保有量的VHS格式仍不会销声匿迹。

Betamax

SLO-340 1977年

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SONY公司是于1953年开始录像机的研发工作的，但由于经营重心在晶体管的开发，故并未专注录像机的开发。直到1958年日本通产省和NHK邀请下，SONY才正式关注录像机事业，凭借其技术实力，靠少量的可参考资料，仅用三个月就研制出了Ampex录像机的仿制品，它也是日本的第一个实验型性VTR原型机。不过以“将电子学和工程学结合，应用于消费大众市场”为经营理念的SONY创始人盛田昭夫第一次看到Ampex的录像机后，就直觉的认为市场商机应在于家庭用录像机。1962年时，SONY就凭借领先的技术优势，发表了全球第一台双磁头螺旋扫描晶体管录像机PV-100，价格高达12,000美元，虽未成功进入家用录像机市场，但在教育广播市场有很好的销路，并且与Ampex的产品形成激烈的竞争。经过近十年的技术积累，处于第二研发阵营的SONY逐渐成为录像机市场的领导者，同时也成为了家用录

像机开发的领导厂商。

1975年4月，SONY公司先于JVC公司研制出1/2英寸Betamax格式家用录像机——SL-6300，在技术指标上来说Beta稍优于VHS，带子体积也小巧，并得到三洋、东芝、NEC、爱华、先锋等公司以及日本通产省的支持。微弱的图像质量优势对于非专业的一般家庭用户来说，诱惑力远不如具有较长记录时间的VHS，首先推出的Beta-I型由于记录时间只有1小时，比起刚一推出就可以有两个小时录放时间的VHS录像机来说，就没有太多的优势了，而此后推出的Beta依然在录制时间上无法与VHS相抗衡。而此时，SONY又犯了一个严重的营销失误，

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就是没有挽留主松下和RCA这两个在未来的格式大战中的具有决定性意义的公司。松下公司因为生产成本问题倒戈VHS阵营，1976年底决定接受JVC的技术规格后，技术团队与工厂很快的就完成VHS产品开发与生产准备，并且在以后的几年内成为VHS录像机最主要的生产基地，使得松下产品拥有最高的市场占有率。松下虽然未能在录像机研发上获得成功，但在录像机生产与代工上却创造丰厚的利润。而RCA是在1970年才恢复录像机的研发工作，为赶上SONY、JVC的录像技术，因此决定采取更先进的激光储存影像技术。但很不幸的是这项超前的技术在开发上遇到很大的瓶颈，到1974年终于宣布放弃自主研发，改向领导磁带录像机厂商寻求技术合作，而索尼与JVC是最主要考虑的技术来源对象。就在这关键的时刻，由于SONY的技术授权过于苛刻致使与RCA的谈判破裂。VHS阵营有了可乘之机，由于RCA不愿意在美国国内自行投资设厂制造录像机，因为这样会增加成本和经营风险，故松下成为了RCA在美国的VHS产品的OEM供货商。有了RCA、松下、JVC在市场规模很大的美国力推VHS，而SONY的盟友东芝、三洋和NEC对外出口时又采取了兼售VHS产品的形式，妄想独霸

天下的Betamax生不逢时，在走向家用、推向市场方面比VHS晚了一步。

Betamax录像机又称β-max、Beta录像机，俗称小1/2录像机。带盒尺寸156mm×96mm×25mm，比VHS更为小巧，采用U型穿带的加载方式，磁鼓直径74.5cm，水平清晰度为250线。NTSC

制Betamax先后推出三种录像格式：Beta-I、Beta-II和Beta-III，最长记录时间分别为1小时、3小时和5小时。在记录速度基本维持不变的情况下，通过减小视频磁迹宽度的方式使带速从40mm/s降低到了13.3mm/s，从而达到了延长记录时间的目的。Beta-PAL的带速为18.73mm/s，记录速度为5.93m/s，±7°方位角记录，亮度载频为3.8M～5.2MHz，而色度降频副载波采用的是双载频方式，相邻磁迹的载频分别为685.574KHz和689.453KHz。Beta-PAL视频磁迹宽度为32.8µm ，比VHS的窄，故信噪比劣于VHS，为弥补这一缺点，SONY公司在后推出的Betamax机上采用了非线性预加重电路，以维持最佳调制度，解调去加重后可使信噪比提升6dB左右，并增加了两个旋转音频磁头，具有了音频Hi-Fi立体声功能。在画质方面，SONY推出了使用Super Hi Band Beta技术的高带Beta，视频带宽增加到4.6MHz，水平清晰度达到了370线。但这一优势又很快被即将推出了S-VHS打压下去。值得一提的是，还有一种名为Betamovie的摄录机也出现在市场，如1985年的GCS-1 CCD 高带Beta-II的

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摄录一体机（只录机型）。

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